Post on 13-Oct-2018
2/21Temat rozwaŜań
� Spektroskopia
� nauka o powstawaniu i interpretacji widm powstających w wyniku oddziaływań wszelkich rodzajów promieniowania na materię
3/21
MS
IR
UV-VIS
NMR
Plan spotkania
� Cztery działy
� Trzy spotkania
� 13.02.2008
� MS
� IR
� 27.02.2008
� UV-VIS (prawo Lamberta-Beera)
� NMR
� 3.04.2008
� Podsumowanie, ćwiczenia
4/21Spektrometria masowa
� Spektrometria masowa
� Technika analityczna, której podstawą jest pomiar stosunku masy do jej ładunku elektrycznego (m/z)
� SłuŜy do:
� identyfikacji związków chemicznych i ich mieszanin
� ustalania struktury związków chemicznych
� ustalania ich składu pierwiastkowego
� ustalania składu izotopowego substancji
� ustalania składu złoŜonych mieszanin związków o wysokich masach molowych
5/21Podstawa działania
� Jonizacja cząsteczek badanej substancji i przyspieszenie w polu elektrycznym w próŜni
� Rozdzielenie strumienia jonów na składowe zaleŜnie od stosunku masy do ładunku (m/z)
� Jony naładowane dodatnio
� masa próbki powiększona o masę protonu lub protonów
� Jony naładowane ujemnie
� masa próbki pomniejszona masę protonu lub protonów
� Substancje niejonizujące
� Oznaczenie m/z przez
� dołączenie podstawnika obdarzonego ładunkiem lub podlegającego jonizacji
� utworzenie adduktów np. z sodem lub potasem
6/21Wyznaczanie masy
� Wyznaczanie dokładnej masy:
� na podstawie miejsca występowania sygnału niepofragmentowanego jonu w widmie
mzw = (m/z) ⋅ (z − mcz)
gdzie:
mzw - masa wyjściowej cząsteczki
m/z - masa analizowanej cząsteczki w Daltonach do liczby ładunkówelementarnych (z)
mcz - suma mas cząstek lub jonów, które nadały ładunek
7/21Od fragmentacji…
� Fragmentacja i jonizacja cząsteczki
CH3 C CH3
CH3
CH3
e-
(C5H12)+
jon molekularny
pik podstawowy
(C4H9)+
57
100100
(C3H5)+
41
41.5
(C2H5)+
29
38.5
(C2H3)+
27
15.7
i inne
m/e:
int.:
słuŜy do wyznaczania dokładnej masy cząsteczkowej
8/21… do widma masowego
� Widmo masowe 2,2,3-trimetylopentanu
0 20 40 60 80 100 1200
20
40
60
80
100
w
zg
lęd
na in
ten
syw
ność
m/e
pik podstawowy
pik jonu molekularnego
9/21Spektroskopia IR
� Promieniowanie elektromagnetyczne IR
� częstotliwość zbliŜoną do częstotliwości drgań wiązań chemicznych
� jest selektywnie pochłaniane wzbudzając drgania tych wiązań
� Absorpcja promieniowania IR
� Zmiany energii oscylacyjnej i rotacyjnej wiązań chemicznych
� Zmiana momentu dipolowego cząsteczki poprzez wykonywanie drgań
� cząsteczkowej rotacji i oscylacji
� drgań sieci
� złoŜonych drgań kombinacyjnych
� W widmie występuje szereg pasm absorpcyjnych odpowiadających drganiom określonych wiązań
10/21Klasyfikacja drgań normalnych
� Rodzaje drgań wzbudzanych przez promieniowanie IR
� Drgania zginające
w płaszczyźnie poza płaszczyzną
� Drgania rozciągające
symetryczne asymetryczne
11/21
H2O
CO2
Drgania a widmo
� Drgania rotacyjne i oscylacyjne
� Widmo powietrza
4000 3000 2000 1000
0,00
0,05
0,10
0,15
Abso
rbancj
a
ν, cm-1
12/21Drgania rotacyjne i oscylacyjne
� Cząsteczka H2O
� Nieliniowa
� Rotacja powoduje zmiany momentu dipolowego
� obecność widma rotacyjnego
2000 1500 1000
0,00
0,05
0,10
0,15
Abso
rbancj
a
ν, cm-1
1900 1800 1700 1600
ν, cm-1
13/21Drgania rotacyjne i oscylacyjne
� Cząsteczka CO2
� Liniowa, symetryczna – brak widma rotacyjnego
� Rotacja nie powoduje zmiany momentu dipolowego
2500 2400 2300 2200
0,00
0,05
0,10
0,15
Abso
rbancj
a
ν, cm-1 drgania rozciągające
symetryczne
14/21Widma IR
� Identyfikacja grup funkcyjnych
aldehyd keton ester kwas karboksylowyamid
aminaamid
alkohol/fenol
aromat
alkin
alken
typ związku
3100 – 30101680 - 1620
C-H rozciągająceC=C rozciągające
~33002260 - 2100
C-H rozciągające C≡C rozciągające
~3030860 – 6801700 - 1500
C-H rozciągające C-H zginająceC=C zginające
1740 - 1690 1750 - 1680 1750 - 1735 1780 - 1710 1690 - 1630
C=O rozciągające
3500 - 3300 3700 - 3500
N-H rozciągające
3550 - 3200 O-H rozciągające
częstotliwośćgrupa funkcyjna
15/21IR przykłady, alkeny
� Pent-1-en CH3-CH2-CH2-CH=CH2
� charakterystyczne:
� C=C rozciągające
� CH3 zginające
CH3-CH2-CH2-CH=CH2
16/21IR przykłady, związki aromatyczne
� Toluen
� charakterystyczne:
� C=C – overtony i drgania 'oddychające' pierścienia
� CH3 zginające
17/21IR przykłady, alkohol
� Cykloheksanol
� charakterystyczne:
� O-H – rozciągające dla wolnych i związanych OH
� CH3 zginające
18/21IR przykłady, ester
� Ester etylowoproprionowy
� charakterystyczne:
� C=O – rozciągające
� C-O – rozciągające
19/21IR przykłady, kwas karboksylowy
� Kwas proprionowy
� charakterystyczne:
� O-H – rozciągające dla wolnych i związanych OH
� C=O grupy karboksylowej
20/21IR przykłady, aminy
� Anilina
� charakterystyczne:
� N-H – rozciągające i zginające
� C-N - zginające